04_组网和因特网

1、局域网LOCAL AREA NETWORK 城域网Metropolitan Area Network 广域网Wide Area Network


开放式网络、封闭式网络
按拓扑分：总线型网络、星形网络
在星形网络中，中央计算机被称为接入点，作为协调所有通信的焦点。


在基于以太网标准的总线型网络中，报文传输的许可是通过名为带冲突检测的载波侦听多路访问（CASM/CD）的网络协议进行控制的。
该网络协议规定每条报文都要广播给总线上的所有计算机,每台计算机都对所有报文进行监听，但是只关注发送给自己的报文。
为了传输报文，每台计算机都要等到总线空闲的时候才能发送报文，如果两台计算机发送报文的时间冲突，则会各自暂停一段时间后，再次进行尝试传输。


CASM/CD和无线星型网络并不兼容；因为无线星型网络中的每个计算机都是与中心计算机相连，某个计算机接收不到其他计算机的信号，可能是自己发送的信号掩盖了其他计算机的信号，也可能是由于障碍物阻塞；所以无线网络采用避免传输冲突的方法，而不是检测冲突的方法；
冲突避免最常见的方法就是将优先权赋予正在等待传输机会的计算机；


冲突避免和冲突检测的主要区别就是：一台计算机要传输报文，即使发现信道是空闲的，也不是立即传输报文，而是先等待短暂的时间，确定信道在一段时间内都是保持空闲状态才会传输，如果在这个过程中，信道被占用，那计算机就会等到一段时间，时间的长度随即决定，然后再重新尝试传输。一旦等待的时间耗尽，计算机就会被允许立即占用空闲的信道；这就意味着新来者和已经处于等待状态的计算机之间的冲突，因为新来者需要等到一直处于等待状态的计算机开始传输之后，才能允许占用空闲信道。


基于以太网协议的总线网络，是利用中继器、网桥、交换机等不同设备来将总线连接起来形成长总线的。


中继器：仅仅是在两个原始总线之间进行简单的来回传送信号的设备，而不会考虑信号的含义。


网桥：类似中继器，但是不必传输所有的报文，在传输之前需要检查报文的目的地址，并且当报文的目的地址是另一端计算机时才会传输。


交换机：本质上是具有多连接的网桥，并且仅仅转发报文到相应的线路；


路由器：是一种用来传送报文的专用计算机，与中继器、网桥、交换机不同的是，路由器提供了网络之间的链接，并且允许每个网络都保持它独特的内部特性；
路由器得名的原因在于它能够将报文传输到合适的方向；这个转发过程是基于因特网范围的寻址系统，其中因特网上的所有设备都被赋予了唯一的地址。


所以，一台计算机要想发送给其他网络的计算机报文，就要先在报文内加上目的地址，然后将报文发送给本地的路由器，然后由路由器项正确的方向发送；因此路由器必须维护一种转发表，该表中包含了根据目的地址消息应该发送的方向等路由知识；


一个网络与因特网链接的点经常被称为网关；因为他是作为本地网络与外界网络联系的通道。


2、进程间的通信


（1）不同计算机各种进程之间、同一台计算机各种进程之间必须经常相互通信，以便协调行动，并完成指派的任务，这种进程之间的通信称为进程间的通信；


（2）进程间通信通常采用的是客户机/服务器模型，这种模型决定了进程的基本角色；或者是向其他进程提出请求的客户机client，或者是满足其他进程请求的服务器server
（3）进程间另外一种通信方式是对等模型，即p2p模型
它与前者不同：客户机/服务器模型是为一个进程与多个进程通信，而p2p模型为两个进程间对等通信，而且服务器必须持续操作，以便随时服务于客户机，但是对等模型涉及的则是临时执行的进程。
（4）分布式系统：软件系统由在网络中不同计算机上作为进程执行单元的软件单元组成。


（5）如果用户想给远程计算机传输消息并通过助记符地址来表示目的地，那么使用的软件必须能够将地址转化为IP地址，然后才能传输消息；
域名服务器：他是可以向客户端提供地址解析服务的目录；域名服务器共同作为因特网范围内的目录系统，称为域名系统


因此，如果一台计算机可以通过助记域名连接，那么这个域名必须存在于域名系统内的域名服务器上。


（6）为了提供电子邮件服务，每个域的本地机构都要在其域内指定一台计算机，用以处理该域内的电子邮件活动，这台计算机就被称为该域的邮件服务器；通常，为了向域内的用户提供邮件服务，因特网接入服务提供商都会在其域内建立电子邮件服务器。当一名用户在其本地计算机发送邮件后，邮件首先会传送到用户的邮件服务器上，然后邮件服务器将邮件转发到目的地邮件服务器上，目的地邮件服务器一直保存邮件，知道收件人联系邮件服务器并请求查看收到的邮件。


（7）邮件传输遵循的协议时简单邮件传输协议SMTP


（8）传输文件的一种方法是作为附件附在电子邮件中，另一种方法就是利用文件传输协议FTP：File Transfer Protocol，它是一种在因特网上传输文件的客户机/服务器协议，使用FTP传输文件，因特网中一台计算机的用户需要使用一个实现FTP的软件包，然后与另外一塔计算机建立连接。


（9）远程登录：允许计算机用户在很远的距离访问计算机，使用远程登录，一个用户（运行远程登录客户端软件）可以与远程计算机的远程登录服务器取得联系，然后遵循那个操作系统的登录步骤获得那台计算机的访问权。


远程登录在使用之初存在通信没有加密的缺点，安全壳(secure shell，SSH)是解决这个问题的一个远程登录候选方法，而且迅速代替了远程登录。


SSH的特征是：他在 传输中的数据提供了加密，以及验证，验证中是确定通信的两台计算机的身份。


（10）超文本：最初指的是包含指向其他文档的链接的文本文档；该链接称为超链接
用户通过它计算机里的浏览器获得对超文本文档的访问权，充当客户端的浏览器通过向遍布因特网上的万维网服务器提出请求服务而访问那些文档，超文本文档通常是使用称为超文本传输协议HTTP在浏览器与万维网服务器之间传输。


为了万维网上的定位及检索文档，每个文档都被赋予了唯一的地址，称为统一资源定位符URL：uniform resource locator
每个URL都包含浏览器要连接到正确的服务器以及请求希望的文档所需要的信息，因此，为了浏览网页，人么要首先提供给浏览器所需要文档的URL，然后要求浏览器区检索和显示该文档。


典型的URL包含4段：与服务器进行通信并控制文档的存取协议，服务器所在机器的助记地址，目录路径提供服务器找到存放该文档的目录，以及该文档的名字。


（11）HTML：超文本文档区别于传统文本文档：超文本文档还包含称为标记的专用符号，用于表示该文档应该如何呈现在显示器上和该文档还需要什么多媒体资源，以及该文档的哪些项连接到其他文档上。这个标记的 系统称为超文本标记语言（Hypertext Markup Language，HMTL）


XML：可扩展标记语言，eXtensible Markup Language，是一种标准化的文体，用于设计将数据表示为文本文件的符号系统。
HTML是一种基于XML标准，为表示网页而开发的标记语言，实际上HTML的原始版本在XML标准巩固之前就已经开发出来了，因此HTML的一些特征不是很严格的遵守XML。


（12）因特网的层次是四层：应用层、传输层、网络层、链路层。


确定应用层哪个单元接受到来的报文是传输层的一个重要任务，这个任务由为每个单元分配 的唯一端口号来控制，传输层在报文开始他的传输旅程之前要把适当的端口号附加到报文地址上。一旦目的地的传输层收到报文，它只将报文交给指定端口号上的应用层软件。


OSI:Open System Interconnection 开放系统互连参考模型。
OSI标准时基于7层结构，因为它代表国际组织的权威，所以经常被引用，但是它已经很难取代4层结构的观点，这主要是因为4层结构在OSI模型指定之前已经成为因特网的事实标准。


TCP/IP协议簇是因特网所使用的协议的集合，这个协议集用来实现因特网的4层通信层次结构。
传输控制协议TCP和网际协议IP只是这个庞大集合中两个协议的名字。
更确切的会所，TCP只是定义了传输层的一个版本，TCP/IP协议簇不只是提供一个传输层的实现方式，另一个版本是用户数据报协议UDP




TCP和UDP之间有一些区别：
一是TCP协议时面向连接的协议，基于TCP的传输层在发送报文之前建立一个连接，而UDP协议时无连接的，基于UDP的传输层在发送报文之前不用建立这样的连接。
二是TCP通过确认和分组重发确保所有片段成功传输，因此TCP是可靠的协议，UDP不提供重发服务，是不可靠的协议
三是TCP提供流量控制flow control和拥塞控制congestion control
流量控制：报文源点的TCP传输层能降低它发送数据段的速率，防止TCP发送方向网络传入大量的突发数据造成网络阻塞
拥塞控制：报文源点的TCP传输层能调整它的发送速率，缓和它与报文目的地之间的拥塞。


报文的IP层数据头中含有跳数或者生存时间，跳数限制了数据包向前转发的次数，IP层每次向前转发一个数据包，该数据包的跳数减1，这样以免数据包在系统内无休止的循环，


（13）代理服务器：它作为客户机和服务器之间的媒介，其目标是保护客户机屏蔽来自服务器的不利行为，如果不适用代理服务器，客户机就直接与服务器通信，这就意味着服务器有机会获得客户机的一定数量的信息，时间长了，该服务器就能收集大量关于内联网内部结构的信息，而这些信息有可能用于破坏。


使用代理服务器，客户机实际连接的是代理服务器，代理服务器扮演了客户机的角色与实际的服务器相连，代理服务器实际扮演了实际客户机与实际服务器之间媒介的角色，来回的中转报文。


这种设置的好处之一：实际的服务器没法知道，代理服务器不是真的客户机，事实上，他永远不会意识到实际的客户机的存在
好处之二：代理服务器能够过滤所有服务器发往客户机的报文的作用。


（14）公钥加密：在这个加密系统中，可以知道是如何对报文进行加密的，但是不允许知道如何对报文进行解密。


公钥加密系统涉及到两个称为密钥的值的使用，一个密钥称为公钥，用来对报文进行加密，另一个密钥称为私钥，用来对报文进行解密。


为了使用这个系统，首先将公钥分发给那些需要向某个目的地发送报文的一方，二私钥则在这个目的端保存。于是，初始报文可以用公钥进行加密，然后将报文送往目的地，即使在这期间，报文被也知道公钥的人截获，还能保证它的内容是安全的，事实上，唯一能对报文进行解密的是在报文目的地持有私钥的那一方。




需要保证的是：所用公钥事实上对目的地一方而言是一个正确的密钥。
同时将公钥关联到正确的另一方的任务很重要：解决这个问题的办法就是建立一个可信任的因特网站点，称之为认证机构，其任务是维护相关方的准确列表以及他们的公钥。于是，这些起着服务器作用的认证机构为他们的客户提供了可靠的公钥信息，这些信息是用称为证书的软件包的形式表示的。
证书是一个软件包，它包含有关方的姓名和该方的公钥。




如果报文的作者实际上是他们声称的一方，这里关键就是：在有些公钥加密系统中，加密公钥和解密密钥的作用可以转换，即原文可以由私钥来加密，并且由于只有一方可以访问真个密钥，因此这样加密的任何原文必须是从那一方产生而来的；在这种方式下，私钥的持有者就能产生一个位模式，称之为数字签名，只有那一方才知道是怎么产生的。通过对报文附加这样的签名，发送者就能对报文做可以信任的标签。